(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の磁極ピッチでＮ極とＳ極とが交互に並ぶ直線状の磁気スケールの相対移動を検出するための磁気センサにおいて、
基板表面が前記磁気スケールの磁極面に垂直で相対移動方向と平行なセンサ基板と、
前記基板表面に形成されている基本波検出用磁気抵抗パターンと、
前記基本波検出用磁気抵抗パターンからの出力信号の基本波成分に重畳する高調波成分を取り除くために、前記基板表面において前記基本波検出用磁気抵抗パターンから前記相対移動方向に前記磁極ピッチの１／８よりも短い所定距離だけ離れた位置に形成されて当該基本波検出用磁気抵抗パターンに直列に接続されている高調波成分除去用磁気抵抗パターンと、を有し、
前記基本波検出用磁気抵抗パターンおよび前記高調波成分除去用磁気抵抗パターンは同一形状であり、
前記所定距離は、前記磁極ピッチを１としたときに、以下の範囲にあることを特徴とする磁気センサ。
０．０６≦Ｄ≦０．１０
Ｄ：所定距離
【請求項２】
請求項１において、
前記所定距離は、前記磁極ピッチを１としたときに、以下の範囲にあることを特徴とする磁気センサ。
０．０８６＜Ｄ＜０．０９８
Ｄ：所定距離
【請求項３】
請求項２において、
前記基本波検出用磁気抵抗パターンは、前記磁極面と直交する方向に平行に延びている一対の矩形の第１帯状部および前記相対移動方向に延びて当該一対の第１帯状部の前記磁極面側の端を連結している第１連結部からなる第１折り返しパターンを備えており、
前記高調波成分除去用磁気抵抗パターンは、前記磁極面と直交する方向に平行に延びている一対の矩形の第２帯状部および前記相対移動方向に延びて当該一対の第２帯状部の前記磁極面側の端を連結している第２連結部からなる第２折り返しパターンを備えていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
請求項３において、
前記基本波検出用磁気抵抗パターンは、前記第１折り返しパターンを複数備えており、前記高調波成分除去用磁気抵抗パターンは、前記第２折り返しパターンを前記第１折り返しパターンと同数備えており、
複数の前記第１折り返しパターンは、直列に接続されており、
複数の前記第２折り返しパターンは、直列に接続されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
互いに９０°の位相差で磁気スケールの移動検出を行うＡ相とＢ相を検出するために前記基板表面に形成されたＡ相用磁気抵抗パターンおよびＢ相用磁気抵抗パターンを有しており、
前記Ａ相用磁気抵抗パターンとして、１８０°の位相差をもって磁気スケールの移動検出を行う＋ａ相用磁気抵抗パターンおよび−ａ相用磁気抵抗パターンとを備えており、
前記Ｂ相用磁気抵抗パターンとして、１８０°の位相差をもって磁気スケールの移動検出を行う＋ｂ相用磁気抵抗パターンおよび−ｂ相用磁気抵抗パターンとを備えており、
前記＋ａ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２＋ａ相用磁気抵抗パターンを備え、
前記−ａ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２−ａ相用磁気抵抗パターンを備え、
前記＋ｂ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２＋ｂ相用磁気抵抗パターンを備え、
前記−ｂ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２−ｂ相用磁気抵抗パターンを備え、
前記第１、第２＋ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２−ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２＋ｂ相用磁気抵抗パターン、および、前記第１、第２−ｂ相用磁気抵抗パターンのそれぞれは、前記基本波検出用磁気抵抗パターンおよび高調波成分除去用磁気抵抗パターンを備えており、
前記第１、第２＋ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２−ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２＋ｂ相用磁気抵抗パターン、および、前記第１、第２−ｂ相用磁気抵抗パターンは、フルブリッジ回路を構成していることを特徴とする磁気センサ。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項に記載の磁気センサと、
前記磁極ピッチでＮ極とＳ極とが交互に並ぶ直線状の磁気スケールとを有することを特徴とするリニアエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗パターンが形成されているセンサ基板の基板表面を磁気スケールの磁極面に対して垂直に配置する磁気センサおよびリニアエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ基板の基板表面に形成した磁気抵抗パターンからの出力信号に基づいてＮ極とＳ極とが交互に並ぶ磁気スケールの相対移動を検出する磁気センサは、特許文献１に記載されている。同文献の磁気センサは、互いに９０°の位相差で磁気スケールの移動検出を行うＡ相とＢ相を検出するための複数の磁気抵抗パターンのそれぞれを、相対移動方向で予め設定された間隔で平行に形成することによって、各磁気抵抗パターンからの出力信号に重畳する高調波成分を打ち消している。同文献では、センサ基板は基板表面が磁気スケールの磁極面に対向する状態に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２２５１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、センサ基板を、基板表面が磁気スケールの磁極面に垂直で相対移動方向と平行な状態に配置すれば、基板表面に形成されている磁気抵抗パターンの垂直方向の長さ分の範囲で磁気スケールの磁極面の前方の磁界を検出できるので、基板表面を磁気スケールの磁極面に対向させた状態に配置する場合と比較して、センサ基板と磁気スケールの間のギャップを大きくすることが可能となる。しかし、特許文献１の磁気センサを基板表面が磁気スケールの磁極面と垂直になる状態に配置すると、各磁気抵抗パターンからの出力信号に重畳する高調波成分が打ち消されなくなり、位置検出精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、センサ基板を基板表面が磁気スケールの磁極面に垂直となる状態に配置した場合に、基板表面に形成された磁気抵抗パターンからの出力信号の基本波成分に重畳する高調波成分を低減させることができる磁気センサおよびリニアエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、所定の磁極ピッチでＮ極とＳ極とが交互に並ぶ直線状の磁気スケールの相対移動を検出するための磁気センサにおいて、基板表面が前記磁気スケールの磁極面に垂直で相対移動方向と平行なセンサ基板と、前記基板表面に形成されている基本波検出用磁気抵抗パターンと、前記基本波検出用磁気抵抗パターンからの出力信号の基本波成分に重畳する高調波成分を取り除くために、前記基板表面において前記基本波検出用磁気抵抗パターンから前記相対移動方向に前記磁極ピッチの１／８よりも短い所定距離だけ離れた位置に形成されて当該基本波検出用磁気抵抗パターンに直列に接続されている高調波成分除去用磁気抵抗パターンと、を有し、前記基本波検出用磁気抵
抗パターンおよび前記高調波成分除去用磁気抵抗パターンは同一形状であり、前記所定距離は、前記磁極ピッチを１としたときに、以下の範囲にあることを特徴とする。
０．０６≦Ｄ≦０．１０
Ｄ：所定距離
【０００７】
また、本発明において、前記所定距離は、前記磁極ピッチを１としたときに、以下の範囲にあることが望ましい。
０．０８６＜Ｄ＜０．０９８
Ｄ：所定距離
【０００８】
本発明の発明者は、センサ基板を基板表面が磁気スケールの磁極面に垂直で相対移動方向と平行な状態に配置する場合には、基板表面において基本波検出用磁気抵抗パターンから相対移動方向に磁極ピッチの１／８よりも短い所定距離だけ離れた位置に高調波成分除去用磁気抵抗パターンを形成して基本波検出用磁気抵抗パターンに直列に接続することによって、基本波検出用磁気抵抗パターンからの出力信号の基本波成分に重畳する高調波成分を低減、或いは、除去することが可能であることを見出した。
【０００９】
また、本発明者は、基本波検出用磁気抵抗パターンと高調波成分除去用磁気抵抗パターンとの間の所定距離を上記の範囲とすることにより、磁気センサからほとんど歪みのない正弦波の出力信号を得ることができ、磁気スケールの移動位置の検出誤差を僅かなものとすることが可能であることを見出した。
【００１０】
この場合において、前記基本波検出用磁気抵抗パターンは、前記磁極面と直交する方向に平行に延びている一対の矩形の第１帯状部および前記相対移動方向に延びて当該一対の第１帯状部の前記磁極面側の端を連結している第１連結部からなる第１折り返しパターンを備えており、前記高調波成分除去用磁気抵抗パターンは、前記磁極面と直交する方向に平行に延びている一対の矩形の第２帯状部および前記相対移動方向に延びて当該一対の第２帯状部の前記磁極面側の端を連結している第２連結部からなる第２折り返しパターンを備えていることが望ましい。このようにすれば、基本波検出用磁気抵抗パターンの端および高調波成分除去用磁気抵抗パターンの端がいずれもセンサ基板の磁気スケールとは反対側に位置する。従って、これら基本波検出用磁気抵抗パターンおよび高調波成分除去用磁気抵抗パターンに対する配線をセンサ基板の磁気スケールとは反対側の領域で行うことが容易となる。
【００１１】
また、この場合において、前記基本波検出用磁気抵抗パターンは、前記第１折り返しパターンを複数備えており、前記高調波成分除去用磁気抵抗パターンは、前記第２折り返しパターンを前記第１折り返しパターンと同数備えており、複数の前記第１折り返しパターンは、直列に接続されており、複数の前記第２折り返しパターンは、直列に接続されているものとすることができる。
【００１２】
本発明において、磁気スケールの移動位置を精度よく検出するためには、互いに９０°の位相差で磁気スケールの移動検出を行うＡ相とＢ相を検出するために前記基板表面に形成されたＡ相用磁気抵抗パターンおよびＢ相用磁気抵抗パターンを有しており、前記Ａ相用磁気抵抗パターンとして、１８０°の位相差をもって磁気スケールの移動検出を行う＋ａ相用磁気抵抗パターンおよび−ａ相用磁気抵抗パターンとを備えており、前記Ｂ相用磁気抵抗パターンとして、１８０°の位相差をもって磁気スケールの移動検出を行う＋ｂ相用磁気抵抗パターンおよび−ｂ相用磁気抵抗パターンとを備えており、前記＋ａ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２＋ａ相用磁気抵抗パターンを備え、前記−ａ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２−ａ相用磁気抵抗パターンを備え、前記＋ｂ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２＋ｂ相用磁気抵抗パターンを備え、前記−ｂ相用磁気抵抗パターンとして、互いに前記相対移動方向で離れた位置に形成されている第１、第２−ｂ相用磁気抵抗パターンを備え、前記第１、第２＋ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２−ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２＋ｂ相用磁気抵抗パターン、および、前記第１、第２−ｂ相用磁気抵抗パターンのそれぞれは、前記基本波検出用磁気抵抗パターンおよび高調波成分除去用磁気抵抗パターンを備えており、前記第１、第２＋ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２−ａ相用磁気抵抗パターン、前記第１、第２＋ｂ相用磁気抵抗パターン、および、前記第１、第２−ｂ相用磁気抵抗パターンは、フルブリッジ回路を構成していることが望ましい。
【００１３】
次に、本発明は、上記の磁気センサと、前記磁極ピッチでＮ極とＳ極とが交互に並ぶ直線状の磁気スケールとを有することを特徴とするリニアエンコーダとすることができる。本発明によれば、磁気センサからの出力信号は、基本波成分に重畳する高調波成分が低減、或いは、除去されたものとなっているので、磁気スケールの移動位置の検出精度が高い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサ基板を基板表面が磁気スケールの磁極面に垂直で相対移動方向と平行な状態に配置した場合に、磁気センサから歪みのない正弦波の出力信号を得ることができ、磁気スケールの移動位置を精度よく検出できる。従って、センサ基板を、基板表面が磁気スケールの磁極面に垂直で相対移動方向と平行な状態に配置して、磁気センサと磁気スケールの間のギャップを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用したリニアエンコーダの説明図である。
【図２】センサ基板の基板表面に形成されている磁気抵抗パターンの回路図である。
【図３】基本波検出用磁気抵抗パターンと高調波成分除去用磁気抵抗パターンの抵抗値の変化を示すグラフ、並びに、これらの抵抗値の変化の波形を合成したグラフである。
【図４】リニアエンコーダによる位置検出の誤差のグラフである。
【図５】比較例のリニアエンコーダの説明図である。
【図６】比較例の磁気センサの基本波検出用磁気抵抗パターンの抵抗値の変化のグラフ、および、比較例のリニアエンコーダによる位置検出の誤差のグラフである。
【図７】基本波検出用磁気抵抗パターンと高調波成分除去用磁気抵抗パターンの距離等を変化させた場合の変形例のリニアエンコーダによる位置検出の誤差のグラフである。
【図８】リニアエンコーダによる位置検出の誤差と、基本波検出用磁気抵抗パターンおよび高調波成分除去用磁気抵抗パターンの距離との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したリニアエンコーダの実施の形態を説明する。
【００１７】
（全体構成）
図１（ａ）は本発明を適用したリニアエンコーダの概略構成を示す説明図であり、図１（ｂ）は各磁気抵抗パターンの平面図である。本例のリニアエンコーダ１は、直線状の磁気スケール２と、長手方向に相対移動する磁気スケール２の移動位置を検出する磁気センサ３を有している。
【００１８】
磁気スケール２には、長手方向に所定の磁極ピッチＰでＮ極とＳ極とが交互に設けられている。本例では磁極ピッチＰは１０ｍｍである。磁気センサ３は基板表面４ａに８つの磁気抵抗パターン（磁気抵抗素子）Ｒ１〜Ｒ８が形成されたセンサ基板４を備えている。センサ基板４は、基板表面４ａが磁気スケール２の磁極面２ａに垂直で相対移動方向と平行な状態に配置されている。
【００１９】
（磁気抵抗パターン）
センサ基板４はガラス、シリコン、或いはグレーズドセラミックからなる。磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８はセンサ基板４上に真空蒸着またはスパッタリングにより薄膜形成し、通常のフォトリソグラフィー工程ならびにエッチング工程によってパターン形成されたＮｉＦｅ等の磁性体膜である。各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８の相互のパターン間距離は、磁極ピッチＰの１／８となっている。各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８は、基本波を検出するための基本波検出用磁気抵抗パターン１０と、基本波検出用磁気抵抗パターン１０からの出力信号の基本波成分に重畳する高調波成分を取り除くための高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０を有している。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、基本波検出用磁気抵抗パターン１０は、センサ基板４の磁気スケール２側の端縁から磁極面２ａと直交する方向に平行に延びている一対の矩形の第１帯状部１１、１２および相対移動方向に延びて当該一対の第１帯状部１１、１２の磁極面２ａ側の端を連結している第１連結部１３からなる２組の第１折り返しパターン１４（１）、１４（２）を備えている。これらの第１折り返しパターン１４（１）、１４（２）は、磁極面２ａとは反対側の端で相対移動方向に延びる接続部１５によって直列に接続されている。
【００２１】
高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０は、センサ基板４の磁気スケール２側の端縁から磁極面２ａと直交する方向に平行に延びている一対の矩形の第２帯状部２１、２２および相対移動方向に延びて当該一対の第２帯状部２１、２２の磁極面２ａ側の端を連結している第２連結部２３からなる２組の第２折り返しパターン２４（１）、２４（２）を備えている。これらの第２折り返しパターン２４（１）、２４（２）は、磁極面２ａとは反対側の端で相対移動方向に延びる接続部２５によって直列に接続されている。
【００２２】
基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０とは同一形状であり、高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０は基本波検出用磁気抵抗パターン１０から磁気スケール２の移動方向に所定距離Ｄだけ離れた位置に形成されている。基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０は、基本波検出用磁気抵抗パターン１０における高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の側の第１折り返しパターン１４（２）の磁極面２ａと反対側の端と、高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の基本波検出用磁気抵抗パターン１０における基本波検出用磁気抵抗パターン１０の側の第２折り返しパターン２４（１）の磁極面２ａと反対側の端が相対移動方向に延びる第３接続部１６によって接続されることによって、直列に接続されている。
【００２３】
本例では、第１帯状部１１、１２および第２帯状部２１、２２のそれぞれの長さ寸法は１．５ｍｍであり、幅寸法は０．０１５ｍｍである。基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄは０．９３ｍｍである。基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０は、誤差１μｍ以下で形成されている。基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０と磁気スケール２の磁極面２ａとの間のギャップＧは２ｍｍに設定されている。
【００２４】
ここで、８つの磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８は、互いに９０°の位相差で磁気スケール２の移動検出を行うＡ相（ＳＩＮ相）およびＢ相（ＣＯＳ相）を検出する。
【００２５】
より詳細には、Ａ相を検出するための磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって磁気スケール２の移動検出を行う−ａ相（−ｓｉｎ相）および＋ａ相（＋ｓｉｎ相）を検出するための−ａ相用磁気抵抗パターンと＋ａ相用磁気抵抗パターンからなり、−ａ相用磁気抵抗パターンおよび＋ａ相用磁気抵抗パターンのそれぞれは、互いに磁気スケール２の移動方向で離れた位置に形成されている２つの磁気抵抗パターンを備えている。本例では、相対移動方向の一方の端に位置する第１磁気抵抗パターン（第１−ａ相用磁気抵抗パターン）Ｒ１、および、一方の端から３番目の第３磁気抵抗パターン（第２−ａ相用磁気抵抗パターン）Ｒ３が−ａ相用磁気抵抗パターンであり、第１磁気抵抗パターンＲ１と第３磁気抵抗パターンＲ３の間のパターン間距離は磁極ピッチＰの１／４となっている。また、一方の端から５番目の第５磁気抵抗パターン（第１＋ａ相用磁気抵抗パターン）Ｒ５、および、一方の端から７番目の第７磁気抵抗パターン（第２＋ａ相用磁気抵抗パターン）Ｒ７が＋ａ相用磁気抵抗パターンであり、第５磁気抵抗パターンＲ５と第７磁気抵抗パターンＲ７の間のパターン間距離は磁極ピッチＰの１／４となっている。
【００２６】
さらに、Ｂ相を検出するための磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって磁気スケール２の移動検出を行う−ｂ相（−ｃｏｓ相）および＋ｂ相（＋ｃｏｓ相）を検出するための−ｂ相用磁気抵抗パターンおよび＋ｂ相用磁気抵抗パターンからなり、−ｂ相用磁気抵抗パターンおよび＋ｂ相用磁気抵抗パターンのそれぞれは、互いに磁気スケール２の移動方向で離れた位置に形成されている２つの磁気抵抗パターンを備えている。本例では、一方の端から２番目の第２磁気抵抗パターン（第１−ｂ相用磁気抵抗パターン）Ｒ２、および、一方の端から４番目の第４磁気抵抗パターン（第２−ｂ相用磁気抵抗パターン）Ｒ４が−ｂ相用磁気抵抗パターンであり、第２磁気抵抗パターンＲ２と第４磁気抵抗パターンＲ４の間のパターン間距離は磁極ピッチＰの１／４となっている。また、一方の端から６番目の第６磁気抵抗パターン（第１＋ｂ相用磁気抵抗パターン）Ｒ６、および、他方の端に位置する第８磁気抵抗パターン（第２＋ｂ相用磁気抵抗パターン）Ｒ８が＋ｂ相用磁気抵抗パターンであり、第６磁気抵抗パターンＲ６と第８磁気抵抗パターンＲ８の間のパターン間距離は磁極ピッチＰの１／４となっている。
【００２７】
図２はセンサ基板４の基板表面４ａに形成されている磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８の回路図である。各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８はフルブリッジ回路を構成している。より具体的には、−ａ相用磁気抵抗パターンである第１磁気抵抗パターンＲ１および第３磁気抵抗パターンＲ３は直列に接続されており、第３磁気抵抗パターンＲ３の側の端が電源端子（＋Ｖ）に接続され、第１磁気抵抗パターンＲ１の側の端がグランド端子に接続され、第１磁気抵抗パターンＲ１および第３磁気抵抗パターンＲ３の中点位置から−ａ相が出力される。＋ａ相用磁気抵抗パターンである第５磁気抵抗パターンＲ５および第７磁気抵抗パターンＲ７は直列に接続されており、第５磁気抵抗パターンＲ５の側の端が電源端子（＋Ｖ）に接続され、第７磁気抵抗パターンＲ７の側の端がグランド端子に接続され、第５磁気抵抗パターンＲ５および第７磁気抵抗パターンＲ７の中点位置から＋ａ相が出力される。−ｂ相用磁気抵抗パターンである第２磁気抵抗パターンＲ２および第４磁気抵抗パターンＲ４は直列に接続されており、第４磁気抵抗パターンＲ４の側の端が電源端子（＋Ｖ）に接続され、第２磁気抵抗パターンＲ２の側の端がグランド端子に接続され、第２磁気抵抗パターンＲ２および第４磁気抵抗パターンＲ４の中点位置から−ｂ相が出力される。＋ｂ相用磁気抵抗パターンである第６磁気抵抗パターンＲ６および第８磁気抵抗パターンＲ８は直列に接続され、第６磁気抵抗パターンＲ６の側の端が電源端子（＋Ｖ）に接続され、第８磁気抵抗パターンＲ８の側の端がグランド端子に接続され、第６磁気抵抗パターンＲ６および第８磁気抵抗パターンＲ８の中点位置から＋ｂ相が出力される。
【００２８】
なお、第１〜第８磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８はいずれも第１折り返しパターン１４（１）、１４（２）および第２折り返しパターン２４（１）、２４（２）から形成されているので、各第１〜第８磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８の端は、いずれも、センサ基板４の磁気スケール２とは反対側に位置している。従って、これら第１〜第８磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８によってフルブリッジ回路を構成するための配線をセンサ基板４の磁気スケール２とは反対側の領域に形成することが容易となっている。
【００２９】
ここで、第１磁気抵抗パターンＲ１および第３磁気抵抗パターンＲ３の中点位置からの−ａ相（−ｓｉｎ相）の出力信号と、第５磁気抵抗パターンＲ５および第７磁気抵抗パターンＲ７の中点位置からの＋ａ相（＋ｓｉｎ相）の出力信号を減算器に入力することにより、この減算器から振幅の大きなＡ相の出力信号を得ることができる。同様に、第２磁気抵抗パターンＲ２および第４磁気抵抗パターンＲ４の中点位置からの−ｂ相（−ｃｏｓ相）の出力信号と、第６磁気抵抗パターンＲ６および第８磁気抵抗パターンＲ８の中点位置からの＋ｂ相（＋ｃｏｓ相）の出力信号を減算器に入力することにより、この減算器から振幅の大きなＢ相の出力信号を得ることができる。また、各減算器を介して得られるＡ相およびＢ相の出力信号をアークタンジェント演算することにより、磁気スケール２の移動位置を検出できる。
【００３０】
（作用効果）
本例によれば、Ａ相およびＢ相を検出するための第１〜第８の磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８からの各出力信号は、基本波検出用磁気抵抗パターン１０からの出力信号の基本波成分に重畳する高調波成分が低減、或いは、除去されたものとなる。
【００３１】
図３（ａ）は、磁気スケール２と磁気センサ３とを相対移動させたときの、第１磁気抵抗パターンＲ１における基本波検出用磁気抵抗パターン１０の第１折り返しパターン１４（１）、１４（２）の第１帯状部１１、１２の抵抗値の変化を示すグラフであり、図３（ｂ）は第１磁気抵抗パターンＲ１における高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の第２折り返しパターン２４（１）、２４（２）の第２帯状部２１、２２の抵抗値の変化を示すグラフであり、図３（ｃ）は図３（ａ）に示す基本波検出用磁気抵抗パターン１０の抵抗値の変化および図３（ｂ）に示す高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の抵抗値の変化を合成した合成波形を示すグラフである。図４は本例のリニアエンコーダ１による位置検出の誤差のグラフである。
【００３２】
図３（ａ）に示す基本波検出用磁気抵抗パターン１０の抵抗値の変化の波形は、基本波成分と高調波成分を含むものであり、歪んでいる。この波形に対して、図３（ｂ）に示す高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の抵抗値の変化を示す波形を合成すると、図３（ｃ）に示す歪みの少ない正弦波が得られる。すなわち、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０を直列に接続した状態として、これら基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０からの出力信号を検出すると、歪みの少ない正弦波が得られる。
【００３３】
このように、本例によれば、磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８のそれぞれから、基本波成分に重畳する高調波成分が除去された歪みの少ない正弦波の出力信号を得ることができる。この結果、図４に示すように、リニアエンコーダ１による位置検出の誤差は１０μｍ以下に低下し、磁気スケール２の移動位置を高い精度で検出できる。従って、センサ基板４を、基板表面４ａが磁気スケール２の磁極面２ａに垂直で相対移動方向と平行な状態に配置して、磁気センサ３と磁気スケール２の間のギャップＧを大きくすることが可能となる。
【００３４】
（比較例）
図５（ａ）は比較例のリニアエンコーダの概略構成を説明する説明図であり、図５（ｂ）は比較例のリニアエンコーダの磁気センサ３の各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８の回路図である。図６（ａ）は比較例のリニアエンコーダの磁気抵抗パターンＲ１の抵抗位置の変化を示すグラフであり、図６（ｂ）は比較例のリニアエンコーダによる位置検出の誤差のグラフである。
【００３５】
比較例のリニアエンコーダ１Ａは、図５（ａ）に示すように、磁気センサ３の各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８が基本波検出用磁気抵抗パターン１０のみから構成されており、各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８が高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０を備えていない。また、比較例のリニアエンコーダ１Ａでは、基本波検出用磁気抵抗パターン１０は１つの第１折り返しパターン１４から形成されている。なお、比較例のリニアエンコーダ１Ａは各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８の構成を除いて、本例のリニアエンコーダ１と同一の構成を備えているので、対応する構成に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
比較例のリニアエンコーダ１Ａの磁気抵抗パターンＲ１からの出力信号の波形は、図６（ａ）に示すものであり、以下の近似式で表される。
ｙ＝Ｇ＋Ａｓｉｎ（（ｘ−ｘｃ）π／ｗ）＋Ｂｓｉｎ２（（ｘ−ｘｃ）π／ｗ）
＋Ｃｓｉｎ３（（ｘ−ｘｃ）π／ｗ）＋Ｄｓｉｎ４（（ｘ−ｘｃ）π／ｗ）
＋Ｆｓｉｎ５（（ｘ−ｘｃ）π／ｗ）
Ａ：４．１１９９
Ｂ：−０．６３０６
Ｃ：０．１５６４
Ｄ：−１．４８２５
Ｆ：０．９７５４
Ｇ：３６２．２９３６
ｘｃ：３．６９９７
ｗ：２．５１５１
【００３７】
この近似式に基づいて比較例のリニアエンコーダ１Ａによる位置検出の誤差をシミュレーションすると、図６（ｂ）に示すように、６０μｍを超える誤差が発生する。従って、各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８のそれぞれに高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０を備える本発明のリニアエンコーダ１によれば、位置検出精度が著しく向上することが分かる。
【００３８】
（変形例）
次に、発明者は、基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０のそれぞれの第１、第２折り返しパターン１４、２４の組数を１組〜４組の間で変化させるとともに、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄを変化させて、リニアエンコーダによる位置検出の誤差を求めた。図７は第１、第２折り返しパターン１４、２４の組数を１組〜４組に変化させた各リニアエンコーダにおいて、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄを変化させたときの位置検出の誤差のグラフである。図７（ａ）は基本波検出用磁気抵抗パターン１０の第１折り返しパターン１４および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の第２折り返しパターン２４を各１組とした場合であり、図７（ｂ）は各２組とした場合であり、図７（ｃ）は各３組とした場合であり、図７（ｄ）は各４組とした場合である。図７（ａ）〜（ｄ）の各リニアエンコーダにおいて、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄは、０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの間で変化させている。図８はリニアエンコーダの位置検出の誤差と、基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄとの関係を示すグラフである。なお、図７（ｂ）のＤ＝０．９３のグラフは図４と同一のグラフである。
【００３９】
図７に示すように、基本波検出用磁気抵抗パターン１０および高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０における第１、第２折り返しパターン１４、２４の組数にかかわらず、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄを０．９３ｍｍとしたときに、リニアエンコーダによる位置検出の誤差が最も少なくなっている。なお、発明者の検証によれば、第１、第２折り返しパターン１４、２４の組数を３組として、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄを０．９３ｍｍとした場合に、リニアエンコーダによる位置検出の誤差がほぼゼロとなり、位置検出の精度が最も高かった。
【００４０】
また、図８に示すように、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０の間の所定距離Ｄを以下の範囲にすることによって、リニアエンコーダによる位置検出の誤差が１０μｍ以下となり、高精度の位置検出が可能となることが認められた。
０．８６ｍｍ＜Ｄ＜０．９８ｍｍ
【００４１】
ここで、所定距離Ｄを上記の範囲としておけば、基本波検出用磁気抵抗パターン１０と高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０とを相対移動方向で近接した位置となる。従って、各磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８を磁極ピッチＰの１／８のパターン間距離で隣接する位置に形成する場合でも、これら磁気抵抗パターンＲ１〜Ｒ８の相互間で、一方の磁気抵抗パターンの高調波成分除去用磁気抵抗パターン２０と、他方の磁気抵抗パターンの基本波検出用磁気抵抗パターン１０の位置が重なってしまうことを回避できる。
【符号の説明】
【００４２】
１・リニアエンコーダ、２・磁気スケール、２ａ・磁極面、３・磁気センサ、４・センサ基板、４ａ・基板表面、１０・基本波検出用磁気抵抗パターン、１１、１２・第１帯状部、１３・第１連結部、１４・第１折り返しパターン、１５・第１接続部、１６・第３接続部、２０・高調波成分除去用磁気抵抗パターン、２１、２２・第２帯状部、２３・第２連結部、２４・第２折り返しパターン、２５・第２接続部、Ｄ・所定距離、Ｇ・ギャップ、Ｐ・磁極ピッチ、Ｒ１〜Ｒ８・第１〜第８磁気抵抗パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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